光散射粒径谱仪利用光在传播中遇到颗粒时产生的衍射和散射现象,衍射和散射的光能强度与颗粒的尺度有关,通过测量这些光能强度来确定颗粒的粒径,广泛应用于材料科学、化学工程、环境监测等领域。
光散射粒径谱仪主要依赖以下三种物理机制进行测量:
1.动态光散射(DLS)
适用对象:纳米级颗粒(0.3nm-0µm),如蛋白质、病毒、胶束、纳米药物。
原理:通过检测悬浮粒子因布朗运动引起的散射光强波动,利用自相关函数分析计算出粒子的扩散系数,再根据斯托克斯-爱因斯坦方程推导出流体力学半径。
特点:速度快(单次测量1-5分钟)、适合高通量筛选,是生物制药中蛋白聚集监测的“金标准”。
2.静态光散射(SLS)
适用对象:大分子体系,如聚合物、抗体、病毒样颗粒(VLP)。
原理:测量多角度散射光强,结合Zimm作图法或Berry拟合,直接测定重均分子量、回转半径和第二维里系数。
优势:无需标准曲线,可获得绝对分子量,常用于基因治疗载体表征。
3.激光衍射法(LD)
适用对象:微米级颗粒(0.02-3600µm),如粉体、乳液、浆料。
原理:依据米氏散射或夫琅禾费衍射理论,通过多元探测器接收不同角度的散射光信号,反演计算粒度分布。
特点:测量范围宽、重复性高(误差≤±0.5%),支持湿法与干法分散。